航空气象要素预报算法和个例研究

介绍了颠簸、积冰、风切变航空气象要素的预报算法,其中对晴空颠簸采用L-P指数预报,对积冰的预报采用在经典积冰指数基础上计算VV指数预报,对风切变指数采用对垂直风切变和水平风切变以不同权重相加得到风切变指数的预报算法。实现了基于中尺度数值模式MM5产品的晴空颠簸、积冰、风切变的航空气象要素的预报,并对以上3种天气过程分别进行了典型个例分析,重点在于模式预报结果与实况天气的对比验证,结果表明中尺度数值模式对积冰、颠簸、风切变有一定预报能力。     

低空风切变对飞机起飞及着陆的影响

对低空风切变影响飞机起飞着陆从理论上进行了分析,给出了造成低空风切变的3种天气背景,并就如何防范低空风切变,确保飞行安全进行探讨。     

低空风切变对飞机起及及着陆的影响

对低空风切变影响飞机起飞着陆从理论上进行了分析，给出了造成低空风切变的3种天气背景，并就如何防范低空风切变，确保飞行安全进行探讨。     

一次弱环境风切变下的强对流天气

本文对2012年7月15日发生在黑龙江省西北部一次弱环境风切变条件下的强对流天气进行了分析,在综合各种常规观测、卫星及多普勒雷达资料的情况下,详细讨论了此次强对流天气发生发展的环流背景场及物理量的变化,着重分析了垂直风切变较弱时仍能发生强风暴所需的条件.结果表明:在丰富的水汽条件、不稳定的层结和一定的触发机制等条件下,环境风切变较弱时也可产生强对流天气.     

基于多普勒天气雷达的低空多普勒速度的切变识别算法研究

低空风切变是影响航空器起飞和着陆安全的重要因素,利用多普勒天气雷达径向速度数据,从风的空间和时间变化上对低空风切变的识别进行了研究,并利用一次飑线过程和一次低空急流过程的资料对识别算法进行了验证。识别算法的核心是分别计算二维合成风切变、垂直风切变和时间风切变。在计算二维合成风切变时,先利用风切变强度因子自适应地选择拟合“窗口”的大小,再利用最小二乘线性拟合方法,得到水平风切变。结果表明:自适应多尺度最小二乘法得到的合成风切变,在低空风切变识别效果、切变连续性和边缘数据处理等方面都优于我国多普勒天气雷达的PUP合成风切变;垂直风切变反映了雷达径向速度的高低空配置情况;时间风切变可提供径向速度随时间的变化情况。算法还可应用于民航机场低空风切变的识别和预警。      

广州白云机场一次微下击暴流引起的低空风切变过程分析

对2017年8月1日在广州白云机场产生的42.1 m/s强阵风成因进行分析,发现此次强阵风是微下击暴流的下沉气流到达地面造成的。利用广州白云机场的地面自动观测资料和C波段多普勒天气雷达资料分析微下击暴流经过机场时地面各气象要素的演变特征以及产生强风切变的对流单体的移动和强度演变情况。分析表明:微下击暴流到达地面后造成了强烈的风速和风向的低空风切变,气压骤升,温度迅速降低,利用高时空分辨率的地面自动观测数据可以发布低空风切变的告警;在微下击暴流产生强地面风前,对流风暴单体的雷达回波反射率强度突然降低、回波顶高减弱,径向速度图上出现了中气旋以及在近地层有强烈的反气旋辐散,可利用多普勒天气雷达发布低空风切变的预警。     

一次东南大风天气下近地面风场结构及航空影响分析

利用跑道自动观测、激光测风雷达等资料,对2023年4月7日夜间乌鲁木齐机场一次东南大风天气下近地面风场的细微结构进行分析,探究大风时段13架航班在低空复飞的气象原因,结果表明：此次东南大风为较典型的锋前减压型,其持续期间在机场范围低空风速具有“西强东弱”特征及显著的不均匀性,在进港高峰期的R07跑道五边下滑道上出现强侧风、中度及以上的风切变,使得飞机在着陆过程中操纵困难而导致多架飞机复飞。激光雷达侧风及水平风的垂直分布,能细致反映跑道上低空侧风、风切变随高度和时间的变化特点,而其前30 min风切变告警累积频次迅速增多、维持和峰值时段,与此次航班复飞时段有较好的对应,多次提前告警可为机场发布此类风切变警报提供参考。     

浙东海岛两次强对流天气对比分析

对比分析了2004年发生在舟山的两次相似的强对流天气过程,不同在于一次过程强降水特别突出,一次过程强风特别突出。通过对两次过程反射率因子、径向速度以及一些二次产品的对比分析,找出了一些相同点和不同点。组织结构性好的强回波、速度产品中的大风区、垂直风切变、较高的顶高和大的VIL值等是产生雷雨大风和短时强降水天气的共同特征。回波移速较慢的易产生强降水,回波移速快的易产生强风。强风天气的回波强度、顶高和VIL等产品都有更强的表现。低层水平风的辐合、中气旋、垂直风向切变等可以产生强降水,中高层的中气旋、垂直风切变可以产生下击暴流、冰雹等强对流天气。     

2013年8月14-16日辽源连续两场大暴雨天气对比分析

本文通过对两场过程的降水性质、成因、强对流天气特征等方面进行对比分析,初步得到以下结论:"8.14"大暴雨为副高后部冷涡背景下的强对流天气,局地性、突发性强,伴有强雷暴、短时强降水、大风、冰雹等强对流天气灾害;而"8.16"大暴雨为系统性的降水过程,主要影响系统为地面暖锋,影响范围更广、持续时间更长。两场强对流天气发生条件有显著差别。"8.14"过程为典型上干冷下暖湿结构;而"8.16"整层均为湿层,强对流天气主要以短时强降水为主。连续出现两场大暴雨天气,与高温高湿的天气背景密切相关。高、低空急流的配置起着决定性作用。高、低空急流交叠处形成较强的垂直风切变环境,是强风暴产生发展的有利条件,这两次大暴雨的落区均在急流交叠处下方。     

冷涡背景下不同类型强对流天气的成因对比分析

利用常规气象观测资料、自动站资料、卫星、雷达和NCEP再分析资料,针对2015年8月22日冷涡背景下华北东北部和黄淮地区同时出现的不同类型强对流天气,对比分析引发不同天气的两种中尺度对流系统的演变过程及冷涡背景下不同强对流天气的成因。具体结论如下:(1)同一冷涡背景下,华北东北部位于冷涡中心外围西南象限和地面冷高压前沿,触发的分散性多单体风暴位于冷涡外围的涡旋云系中,引发以短时强降水为主的强对流天气;黄淮地区位于冷涡后部和地面冷锋前,槽后晴空区的多个对流单体,合并后形成人字形飑线系统引发短时强降水、冰雹和雷暴大风天气;(2)环境热力和水汽的差异为形成不同的强对流天气提供了前提条件:华北东北部受高层暖脊影响,地面高压后部的偏东气流带来水汽输送,整层暖湿的条件利于产生强降水;黄淮地区高层有补充干冷空气,利于热力不稳定条件发展,但黄淮地区低层水汽不足,风雹天气在较干环境场中不易被触发;(3)引发不同强对流天气的对流触发机制不同,两处的初始对流均受同一地面辐合线影响,但华北东北部在地形抬升与辐合线共同作用下不断新生单体;黄淮地区的初始局地热对流形成后,其前沿的辐散出流与环境风形成新的辐合,使原辐合线断裂和转向;(4)出现不同强对流天气时垂直风切变不同,黄淮风雹区的中层垂直风切变更显著,有利于形成持续性的强风暴;强对流天气发生时,华北东北部中低层风场的演变与天气尺度系统的变化有关,黄淮地区中低层风的垂直分布与中尺度对流系统的发生发展有关。     

中国短时强对流天气的若干环境参数特征分析

利用中国2005-2009年2 000多个国家级气象观测站雨量资料和2002-2011年部分探空站探空资料,研究了中国短时强降水、强冰雹、雷暴大风以及混合型强对流天气的环境参数特征,通过环境参数特征的对比分析,将上述四种强对流天气加以区分,并对所选取的探空数据和环境参数进行了分类和对比分析,结果表明:(1)通过T-logp图温湿曲线形态、500～700 hPa和850～500 hPa温差、0℃、20℃层和平衡层高度、地面和1.5 km高度的露点温度、1.5 km高度温度露点差、对流有效位能和0～6 km垂直风切变等区分上述四种类型强对流天气的环境背景;(2)纯粹短时强降水天气(包括1、II型)与强冰雹天气、雷暴大风天气环境参数的区别比较显著,前者与后两者相比主要表现在较小的700～500 hPa和850～500 hPa温差,弱的垂直风切变,较高的0℃层、-20℃层和平衡层高度,较大的地面和地面以上1.5 km处的露点温度,其中短时强降水I型(占了纯粹短时强降水的大多数)以其整层较高的相对湿度与其他类型强对流的环境背景差异最为明显;(3)混合型强天气与强冰雹天气、雷暴大风天气在T-logp图温湿曲线形态、对流有效位能及0～6 km垂直风切变诸方面特征相似,表现为对流层中层存在明显干层、较大的对流有效位能和0～6 km垂直风切变,但在相对较高的平衡层高度、较高地面和地面以上1.5 km处露点温度及较小的850～500hPa温差等方面与纯粹短时强降水更为接近.     

相同大尺度环流背景下不同类型强对流天气个例分析

利用常规观测、雷达、卫星和自动站等资料,对2013年3月23日广西一次区域性强对流天气过程中两种不同类型强对流天气现象产生的局地环境条件、触发机制及中尺度等特征进行了对比分析。结果表明：在相同大尺度环流背景下,两种类型强对流天气（即干对流型和混合对流型）在大气层结、湿层厚度、对流有效位能（CAPE值）和垂直风切变等局地环境上存在一定差异;其触发机制不同,广西西部干对流由位于地面锋前暖区的辐合线触发,而北部混合型强对流则由地面锋面触发;雷达和卫星图像上,两类强对流在形态、强度和移速上均存在明显差异,这些差异对广西不同类型强对流天气的监测预警具有一定的参考价值。     

乌鲁木齐机场雷暴天气的风切变特征

对乌鲁木齐国际机场1984～2003年出现的典型雷暴天气过程,利用常规观测资料和机场跑道自动观测系统的实时观测资料,分析了机场雷暴天气的类型和雷暴天气下机场跑道附近气象要素演变及风切变,给出不同天气形势下机场雷暴的风切变特征。     

低空风切变的分析与预报

低空风切变是飞机起飞和着陆阶段威胁飞行安全的主要危险天气,分为水平风的垂直切变、水平风的水平切变、垂直气流切变三种类型.低空风切变主要是由大气运动的变化所造成,强对流天气、锋面天气、低空急流天气都可能引起低空风切变;另外,特别的地理环境也是不容忽视的因素.     

华东地区弱天气背景下强对流过程的GRAPES Meso模式模拟分析

选取2016年3—8月华东地区11次弱天气尺度强迫背景下的强对流过程,根据主要影响系统进行分类,并结合不同强对流类型,用GRAPES-Meso模拟结果、WRF模拟以及实况资料分别从环流形势场、强降水发生的时间和空间、热力、动力、水汽、风雹环境场等方面进行对比分析。结果显示,在低层弱辐合类强对流天气中,GRAPES-Meso模拟的切变线附近的偏南风较实况偏弱,模拟的后半时段降水偏强,极端小时雨强出现时间滞后;副高类强对流天气中,模拟的降水分为两种情况,一类与实况大致相当,另一类与实况降水相比明显偏弱;两高之间的强对流天气中,模拟降水范围偏小强度偏弱。风雹发生前,模拟偏暖湿,0~3km和0~6km垂直风切变大多偏小。     

低空风切变对飞行的影响分析

重点介绍了不同类型低空风切变的时空尺度和强度标准,具体分析了各种常见的天气条件下出现低空风切变对飞行造成的危害程度,从而给航空器及时提供有指导意义的风切变警报,使气象人员增强对这种潜在危险性天气的了解.     

多普勒雷达反演风场的风切变识别研究

风切变是风场不均匀的一种表现,这种不均匀恰是造成风场反演困难的主要因素之一,利用多普勒天气雷达的径向风场数据,并基于风场反演的方法对风切变的识别和大小进行了分析和计算。对传统的根据径向风差异去识别风切变的方法分析后,发现风场均匀时径向风速在不同方位角之间会存在差异,并且这种固有差异在径向风场的零速线附近达到最大,从而会造成识别中的误判。针对风切变区风场的不均匀特点,在风场反演中选用了均匀风场模型进行计算,用临近格点之间风矢差来表示风切变的大小。对广州一次强对流过程中风切变的识别结果表明,在连续单体和中尺度气旋的强回波区,切变区主要集中在强对流区,以及移动路径的前侧;风切变的量级显示,在强对流与中尺度气旋处的风切变大小明显大于其它位置处,量级大小一般在4.5 m/(s·km)以上,而强对流与中尺度气旋区边缘的切变大小一般在4.0 m/(s·km)以上,并且切变发展的方向与天气过程的一致;对于潜在发展的对流,对比结果发现风切变的大小在3.0 m/(s·km)以上时容易发展成新的单体。分析结果表明,通过对强切变出现的位置和发展趋势进行判断,可为强对流的天气发展起到预警作用。      

SWAN系统在一次暴雨天气过程分析中的应用

对2011年7月25-26日镇江市暴雨天气过程的天气背景、稳定指数和垂直风切变进行分析,利用SWAN系统研究CAPPI回波和液态水含量的相关演变特征,并检验SWAN系统下TITAN风暴识别和追踪技术的精度和水平,得出结论:7月25-26日镇江市暴雨天气过程有着较好的动力、水汽、层结不稳定以及垂直风切变条件,构成了产生大风暴雨天气的有利环境场.两个降水集中时段风暴特征有所不同,第1阶段为飑线影响,第2阶段为风暴群影响,二者均包含了普通单体和强降水超级单体,此两种单体均具有中心强度大、回波顶高度高的特征.液态水含量的演变与风暴强度吻合较好.TITAN系统对风暴未来1h内位置和轮廓预报没有30 min内预报精确度高,对处在发展、成熟阶段的风暴,30 min跟踪和预报与实况接近,对处在减弱阶段的风暴,较实况则略有滞后.     

低空风切变的分析与预报

低空风切变是飞机起飞和着陆阶段威胁飞行安全的主要危险天气，分为水平风的垂直切变、水平风的水平切变、垂直气流切变三种类型。低空风切变主要是由大气运动的变化所造成，强对流天气、锋面天气、低空急流天气都可能引起低空风切变；另外，特别的地理环境也是不容忽视的因素。     

夏季安徽槽前形势下龙卷和非龙卷型强对流天气的环境条件对比研究

利用NCEP再分析资料,对安徽省夏季高空槽前形势下两类强对流天气各5次个例的环流特征、热力和动力条件进行了对比分析。结果表明：以大风、短时强降水天气为主的非龙卷类表现为高空的低槽比较深厚,而龙卷的产生多是由于较浅的短波槽引起的,并且低层有西南急流存在,导致较强的垂直风切变。通过比较热力和动力物理量平均场的分布特征发现：在槽前形势下水汽条件都比较好,夏季整层大气可降水量平均在55mm以上,但出现龙卷时中低层的垂直风切变非常强,龙卷类0-1km垂直风切变大约是非龙卷类的3倍。由于存在较强的垂直风切变,龙卷类低层的风暴相对螺旋度也强于非龙卷类。从动力和热力条件综合来看,出现龙卷时的对流有效位能并不是很大,但能量螺旋度很大,即风暴相对螺旋度上差异更加明显。因此在预报槽前类龙卷天气时,应重点关注环境风场的垂直切变和风暴相对螺旋度。